Уникальные учебные работы для студентов


Реферат по химии металлы и человек

Мы нажимаем кнопку выключателя, и электроны начинают бег по металлическим проводникам, попадая в металлические детали лампочки, или плитки, или электромотора. Электроны пришли в движение потому, что где-то на электростанции работает генератор, в котором металлический ротор вращается в магнитном поле, усиленном за счет удивительных свойств металла - железа. Выглянув на улицу, мы видим сотни автомашин, каждая из которых сделана из металла.

Роль металлов в жизни человека

Мы видим стальные мосты, стальные рельсы, мачты электропередач, трамваи и, наконец, самолеты, в конструкциях которых использованы алюминий, железо, медь, хром, ванадий и титан. Ну реферат по химии металлы и человек в нас самих содержатся ли они? Есть ли металлы в клетках растений, животных, человека? Конечно, речь идет не о металлах в свободном состоянии, но ведь металлы легко переходят в ионное состояние, образуя соли.

Есть ли они в клетках? Если да, то зачем и что они там делают? Случайные ли это примеси или необходимые составные части живого вещества?

  • К примеру, долгое время считалось, что "его боится всевозможная нечисть";
  • Небольшие количества марганца содержат многие горные породы.

В этом проекте мы попробуем ответить на поставленные вопросы. Бионеорганическая химия, к области которой они относятся, - молодая наука. Она еще далеко не все знает о биологической роли металлов. Но все-таки знает многое. Но как раз потому, что наука эта молода, перед ней открываются неизведанные просторы, на которых можно сделать открытия. Может быть, прославиться, но самое главное - принести пользу своей стране.

Металлы их сплавы - одни из главных конструкционных материалов современной цивилизации.

  • Ежедневная доза кальция, необходимая организму, составляет примерно 1г;
  • Но и с этим приходится смиряться, поскольку двигатель с медной огневой стенкой эффективнее;
  • Газосепаратор Пары трения радиальных подшипников выполнены из керамики или твердого сплава Слайд 13 Сплавы в покорении новых высот Самолет и космический корабль.

Реферат по химии металлы и человек определяется прежде всего их высокой прочностью, однородностью и непроницаемостью для жидкостей и газов. Кроме того, меняя рецептуру сплавов, можно менять их свойства в очень широких пределах. Электротехнические материалы Металлы используются реферат по химии металлы и человек в качестве хороших проводников электричества медь, алюминийтак и реферат по химии металлы и человек качестве материалов с повышенным сопротивлением для резисторов и электронагревательных элементов нихром и т.

Инструментальные материалы Металлы их сплавы широко применяются для изготовления инструментов их рабочей части. В основном это инструментальные стали и твёрдые сплавы. В качестве инструментальных материалов применяются также алмаз, нитрид бора, керамика. Развитие магнитного материаловедения В глубокой древности, более двух тысяч лет назад, греки и китайцы знали о свойстве магнитного железняка горной породы магнетита притягивать железные предметы.

Древние люди знали также о том, что намагниченный стерженек магнетита, подвешенный на нити прообраз компасаориентируется по меридиану, т.

Применение магнитного компаса в кораблевождении сыграло большую роль в открытии новых земель и стран и, в частности, 500 лет назад в открытии Колумбом Америки. Однако большое значение магнитных материалов для технического прогресса человечество ощутило только в середине XIX века после открытия Фарадеем закона электромагнитной индукции, когда стало возможным конструирование и производство электрогенераторов, моторов, трансформаторов и других аппаратов и приборов для электротехники и техники средств связи.

Важной деталью всех перечисленных машин и аппаратов является магнитный сердечник - концентратор магнитного потока.

Сколько стоит написать твою работу?

Долгое время в качестве сердечника служило "мягкое" железо, несколько позднее стали применять сплавы никель-железо, так называемые пермаллои от англ. Кроме "мягких" магнитных материалов, производились "магнитожесткие" магнитные материалы для изготовления постоянных магнитов автономных источников магнитного поля, не требующих электроэнергии.

Эти постоянные магниты применяли в электроизмерительных приборах и других аппаратах. Для изготовления реферат по химии металлы и человек магнитов долгое время использовали углеродистое реферат по химии металлы и человек и железокобальтовые сплавы. В наше время трудно назвать какую-либо отрасль техники, в которой в той или иной форме не применялись бы магнитные материалы. Развитие радио- и электротехники, ядерной и космической техники требует магнитных материалов с совершенно новыми свойствами.

Поэтому неудивительно, что в разных странах мира, в том числе и в России, интенсивно ведутся экспериментальные и теоретические исследования по физике магнитоупорядоченных веществ ферромагнитных и ферримагнитныхна базе которых создаются новые, более совершенные магнитные материалы. Основа современного магнитного материаловедения - по-прежнему металлы группы железа Fe, Ni, Co ; из них изготовляют различные металлические и диэлектрические оксиды соединения Fe и других металлов с кислородом, называемые ферритами магнитные материалы.

Реферат по химии металлы и человек физики магнетизма - разработать пути дальнейшего изыскания новых магнитных материалов и усовершенствование уже применяемых. Однако эту задачу невозможно решить на основе использования только металлов группы железа. В 60-е годы наметилась тенденция создания магнитных материалов на основе металлов, входящих в группу лантаноидов: Редкоземельными они называются потому, что рассеяны в земной коре и нужна специальная технология извлечения их из породы.

Раньше практически не было возможности исследовать их магнитные свойства. Ситуация резко изменилась в послевоенные годы, когда для выделения редкоземельных элементов из породы стало возможным использование технологии, разработанной для разделения изотопов урана и применяемой в атомной промышленности. Стоимость редкоземельных металлов резко снизилась, и начались интенсивные работы по исследованию их магнитных свойств.

Получение.

Главным условием успеха стало то, что были разработаны методы выращивания монокристаллов этих металлов достаточно больших размеров. Именно монокристаллы стали использовать для того, чтобы определить основные магнитные константы, на основе которых можно оценить возможности тех или иных редкоземельных металлов их сплавов в качестве магнитных материалов для применения в технике.

В результате проведенных исследовательских работ за рубежом и в нашей стране были найдены редкоземельные материалы, обладающие огромной магнитной энергией, пригодные для изготовления очень мощных постоянных магнитов, сплавов и соединений, реферат по химии металлы и человек высокие "гигантские" магнитострикции, т.

Все эти материалы представляют реферат по химии металлы и человек интерес для современной техники. Прежде чем рассказать о редкоземельных магнитных материалах их свойствах, необходимо объяснить, в чем заключается явление магнитного упорядочения и какими величинами оно характеризуется. Некоторые сведения из физики магнитоупорядоченных веществ Магнетизм таких веществ определяется магнитными свойствами атомов так называемых переходных элементов, входящих в эти вещества.

Переходными они называются потому, что в их атомах некоторые из электронных оболочек d- и f-оболочки не полностью "заселены" электронами; как мы увидим дальше, в этом и состоит причина сильного магнетизма подобных атомов.

Аннотация к презентации

Магнетизм атома характеризуют магнитным моментом Мат, который создается электронами атома. Электроны участвуют в создании Мат двояко. Во-первых, каждый электрон, вращаясь вокруг ядра, образует микроскопический замкнутый ток, который обладает магнитным моментом; величина его равна произведению указанного микроскопического тока на площадь орбиты электрона.

Этот магнитный момент называется орбитальным, обозначается Морб изображается в виде вектора, направленного перпендикулярно площади орбиты. Во-вторых, каждый электрон обладает своеобразным собственным моментом согласно выводам квантовой механикиего называют спиновым и обозначают Мсп. В одноэлектронном атоме Морб и Мсп после векторного сложения дают атомный магнитный момент Мат.

В многоэлектронном атоме дело обстоит сложнее. Электронный остов атома состоит из оболочек, которые обозначаются символами s, p, d и f. Реферат по химии металлы и человек первой из них, ближайшей к атомному ядру s-оболочке, содержится два электрона со спинами, направленными антипараллельно, во второй, р-оболочке, шесть электронов со спинами. В результате в s- и р-оболочках возникает компенсация электронных спиновых моментов и они не имеют магнитного момента.

Сказанное можно отнести и к орбитальным магнитным реферат по химии металлы и человек В следующих, более удаленных от ядра d- и f-оболочках при полном заполнении электронами должно содержаться соответственно 10 и 14 электронов. Но, оказывается, эти оболочки, как правило, полностью не заполняются.

  • Это несколько снижает теплопроводность, но одновременно повышает максимальную рабочую температуру жаростойкость и облегчает жизнь технологам - чистая медь очень вязкая, ее тяжело обрабатывать резанием, а на внутренней рубашке нужно выфрезеровать ребра, которыми она прикрепляется к наружной;
  • Во-вторых, каждый электрон обладает своеобразным собственным моментом согласно выводам квантовой механики , его называют спиновым и обозначают Мсп;
  • Видно, что в d-оболочке до полного заполнения не хватает двух электронов, а в f-оболочке - пяти электронов;
  • Магнитострикция - изменение длины образца магнитоупорядоченного вещества при его намагничивании - обычно оценивается безразмерной величиной;
  • Значительный недостаток этого витамина в организме вызывает злокачественную анемию.

Видно, что в d-оболочке до полного заполнения не хватает двух электронов, а в f-оболочке - пяти электронов. Поэтому в атомах с незаполненными d- и f-оболочками возникают значительные по величине Мат.

Как следует, наибольший спиновый магнитный момент d-оболочки возникает тогда, когда все пять электронов имеют Мспнаправленные в одну сторону, а противоположных им по направлению магнитных моментов. В f-оболочках однонаправленных Мсп имеется семь. Отсюда ясно, что атомы с незаполненной f-оболочкой могут обладать большим магнетизмом, чем атомы с незаполненной d-оболочкой, так как в первых "однонаправленных" спиновых моментов - семь, а во вторых -.

Элементы, имеющие атомы с незаполненной f-оболочкой, - это редкоземельные элементы, главными представителями которых являются неодим Ndсамарий Smевропий Euгадолиний Gdреферат по химии металлы и человек Tbдиспрозий Dyгольмий Hoтулий Tm. До сих пор мы рассматривали магнитные свойства атомов с незаполненными d- и f-оболочками вне кристаллической решетки. При "помещении" в кристаллическую решетку их магнитные свойства, как правило, изменяются. Дело в том, что электрические поля кристалла, воздействуя на электронные орбиты, как бы закрепляют их, в результате орбитальный момент подавляется.

Это явление принято называть "замораживанием" Морб ; оно очень характерно для атомов группы Fe, так что магнетизм кристаллов, в которые входят эти атомы, почти полностью обусловлен спиновыми магнитными моментами. Напротив, в кристаллах редкоземельных веществ "замораживание" Морб ничтожно мало и магнетизм обусловлен и спиновыми, и орбитальными моментами, т.

Причина того, что электрические поля в редкоземельных кристаллах мало влияют на Морбсостоит в том, что f-оболочка в редкоземельных атомах лежит в глубине атома, сверху лежат другие электронные оболочки, которые экранируют действие электрических полей на f-оболочку. В очень большом числе кристаллов, содержащих атомы переходных элементов, возникает явление магнитного упорядочения - самопроизвольная ориентация атомных магнитных моментов Мат самопроизвольная в том смысле, что эта ориентация происходит без участия внешнего магнитного поля Н, но под действием эффективного поля, создаваемого кристаллической решеткой.

Если магнитные моменты Мат ориентируются реферат по химии металлы и человек друг другу, возникает ферромагнетизм; реферат по химии металлы и человек они располагаются антипараллельно друг другу, то возникает антиферромагнетизм коллинеарный - векторы, лежащие на одной прямой.

Довольно часто наблюдается неколлинеарный антиферромагнетизм. В силу особых свойств симметрии кристаллов, в которых он возникает, моменты Мат повернуты на некоторый малый угол; такая структура должна давать малый магнитный момент - DМ. Это явление получило название "слабого" ферромагнетизма. Данное явление возникает в так называемых редкоземельных ортоферритах - оксидах, имеющих формулу RFeO3где R - редкоземельный элемент.

Есть редкоземельные оксиды, обладающие более сложной формулой R3Fe5O12называемые ферритами-гранатами, в которых возникает нескомпенсированный реферат по химии металлы и человек, получивший название ферримагнетизм от слова "феррит". Кристаллическую решетку этих веществ и антиферромагнетиков можно представить как бы из двух вставленных друг в друга подрешеток 1 и 2. В подрешетку 1 входят атомы редкоземельных элементов, магнитные моменты Мат которых направлены вверх, а в подрешетке железа 2 моменты Мат направлены вниз, при этом, естественно, Мат редкоземельных и атомов железа различны.

Это приводит к реферат по химии металлы и человек антиферромагнетизму подрешетки 1 и 2 магнитно не гасят друг другат. Такое вещество имеет намагниченность, сравнимую с намагниченностью обычных ферромагнетиков. Намагниченность I - это магнитный момент образца М, реферат по химии металлы и человек к его объему V, или, что то же, число однонаправленных моментов Мат в 1 см[3] образца.

Намагниченность I и напряженность магнитного поля Н в настоящее время чаще всего измеряют в единицах гауссовой системы. В ней I измеряется в гауссах Гса Н - в эрстедах Э. Для ферромагнетиков характерна, как и для ферримагнетиков, нелинейная зависимость намагниченности I от магнитного поля Н создаваемого соленоидом или электромагнитоммагнитный гистерезис - отставание изменения I от Н от греч.

Характеристиками ферро- и ферримагнетика являются также: Is - намагниченность насыщения; она достигается в поле Нsпри котором ветвь кривой намагничивания приобретает горизонтальный ход, Ir - остаточная намагниченность, которая возникает в образце после выключения поля Н, и коэрцитивная сила Нc от латин.

Презентация на тему Металлы в жизни человека

Чем больше Нcтем "прочнее" материал удерживает остаточную намагниченность. Это так реферат по химии металлы и человек "обменное" поле. Оно возникает между соседними магнитными атомами в результате взаимодействия их d-электронов в случае металлов и соединений группы Fe и f-электронов в случае редкоземельных веществ.

Однако это не простое электростатическое кулоновское взаимодействие электронов; в механизме его принимают участие не только электрические заряды, но и спиновые моменты электронов. Это квантовое электростатическое взаимодействие. Обменным его назвали потому, что в процессе взаимодействия электроны соседних атомов как бы обмениваются местами.

Величину обменной энергии данного ферро- или ферримагнетика можно оценить по величине температуры, при которой магнитное упорядочение разрушается тепловым движением.

VK
OK
MR
GP